ES2198573T5 - Plancha y base inferior para una plancha. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una plancha de planchar cuya suela metálica está provista con una capa antifricción que contiene un polímeros no orgánico. Para mejorar la resistencia a la rayadura de la capa antifricción, una apa intermedia dura está dispuesta entre la capa antifricción y la parte principalmente de aluminio de la suela enfrentada a la capa antifricción. Esta capa intermedia está preferentemente hecha por un óxido de aluminio depositado por tratamiento electroquímico. La utilización de alquilo trialcoxisilano polimerizado, en particular de metil trimetoxisilano, en la capa antifricción permite realizar capas que son más espesas y por consiguiente más resistentes a la rayadura. Se puede incorporar a dichas capas nanopartículas obtenidas por vía de oxidación y colores de pigmentación no orgánicos para aumentar aun más la resistencia a la raydadura.

Description

Plancha y base inferior para una plancha

La invención se refiere a una base inferior metálica para una plancha que está dotada con una capa antifricción que contiene un polímero inorgánico. La invención también se refiere a una plancha que tiene una base inferior metálica con una capa antifricción.

Se conoce per se una base inferior para una plancha del tipo mencionado en el párrafo inicial, por ejemplo, a partir de la solicitud de patente europea EP-A-640714. Dicha solicitud de patente describe más específicamente una plancha que está dotada con una base inferior de acero inoxidable, que está revestida con una capa antifricción delgada de polisilicato. Esta capa antifricción puede aplicarse a partir de una disolución por medio de una técnica sol-gel.

Se ha descubierto que, en ciertas condiciones, la resistencia al rayado de la capa antifricción de las planchas conocidas es inferior a la óptima. Por ejemplo, si se hace uso de una base inferior de aluminio, la resistencia al rayado de la capa antifricción no es satisfactoria. Se ha descubierto que pueden desarrollarse fisuras en la capa antifricción si se hace pasar la capa antifricción de una plancha de este tipo sobre objetos afilados y, simultáneamente, se ejerce una presión sobre ella.

Es un objeto de la invención mejorar dicha base inferior conocida. La invención tiene como objetivo, más particularmente, proporcionar una base inferior para una plancha cuya resistencia al rayado de la capa antifricción es superior a la de las bases inferiores conocidas. La invención también debe proporcionar una base inferior que tiene una resistencia al rayado mejorada.

Se logran estos y otros objetos de la invención mediante una base inferior según la reivindicación 1.

La invención se basa en la comprensión obtenida experimentalmente de que la resistencia al rayado insatisfactoria está producida por el hecho de que la capa inferior está compuesta por aluminio. En ciertas condiciones, este material demuestra ser demasiado blando para soportar las cargas de compresión que pueden producirse durante el planchado. Se ha descubierto que puede superarse este problema usando una capa intermedia dura entre la capa antifricción y la base inferior.

Se indica que, a partir del documento DE-A-4410410, se conoce una base inferior de aluminio para una plancha que está recubierta con una capa de óxido metálico obtenida mediante un proceso de anodización dura, capa de óxido que forma la superficie deslizante. La capa de óxido metálico puede recubrirse con una capa de politetrafluoroetileno (PTFE) por medio de un proceso de sinterización. Sin embargo, el politetrafluoroetileno es un polímero orgánico. La capa de PTFE penetra en la capa de óxido de tal manera que sobresalen islas de óxido metálico a través de la capa de PTFE. La base inferior de esta plancha se desliza sustancialmente sobre estas islas de óxido. Además, a partir del documento US-A-4862609, se conoce una base inferior para una plancha que comprende un cuerpo de base que es preferiblemente una pieza fundida de aluminio que tiene en su lado para el planchado un revestimiento poroso de una capa resistente mecánicamente. Esta capa está revestida con un aglomerante orgánico tal como PTFE o PFA o silicona. En ambas de estas bases inferiores conocidas, la superficie de planchado comprende una capa de material orgánico mientras que, en la presente invención, esta capa es un polímero inorgánico.

En principio, la base inferior de la plancha según la invención puede consistir en un único bloque de aluminio perfilado. Alternativamente, sin embargo, puede hacerse uso de bases inferiores que se componen de diversas partes. Un ejemplo del presente documento, que es interesante porque favorece la facilidad de fabricación, es una base inferior que comprende una primera parte de aluminio que puede fundirse a presión a la que se sujeta una segunda parte de aluminio sustancialmente puro en forma de una placa delgada. Se ha descubierto que el aluminio sustancialmente puro es relativamente blando. Como resultado, las bases inferiores y las partes de la base inferior de este material, sobre las que se proporciona la capa antifricción conocida que contiene el polímero inorgánico tridimensional, son especialmente sensibles a la formación de grietas en la capa antifricción. Particularmente en una construcción de este tipo, la presencia de una capa intermedia dura es una importante ventaja.

Se indica que, en este contexto, ha de entenderse que una capa dura significa una capa cuya dureza es al menos el doble, y preferiblemente al menos cinco veces la del aluminio. Se obtiene una capa dura de este tipo tratando la superficie de la base inferior antes de que se aplique a la misma la capa antifricción. Se endurece la superficie de aluminio mediante un proceso de nitración o uno de carbonatación. En dicho proceso, tiene lugar la difusión de, respectivamente, nitrógeno o carbono en la capa de aluminio que está situada en la superficie de la base inferior.

El polímero inorgánico de la capa antifricción se proporciona sobre la capa dura por medio de un proceso sol-gel. En este proceso, se forma un polímero inorgánico tridimensional. Si es necesario, este polímero también puede comprender grupos laterales orgánicos. Las capas antifricción adecuadas contienen polímeros a base de óxido de Zr, óxido de Al, óxido de Ti y, preferiblemente, óxido de Si, o mezclas de los mismos.

Cuando se hace uso de una disolución de tipo sol-gel para la fabricación de capas sobre un sustrato, en primer lugar, se prepara una suspensión coloidal de partículas sólidas en un líquido. En el presente caso, dicha suspensión coloidal consiste preferiblemente en partículas de alcóxido metálico hidrolizadas en un disolvente orgánico. A este respecto, son alcóxidos metálicos conocidos los tetraalcóxidos de Ti, Zr, Al y Si. Normalmente, se usa un alcohol como disolvente orgánico. Dicha disolución coloidal se forma añadiendo una cantidad de agua definida así como una pequeña cantidad de un ácido o una base como catalizador para el óxido metálico (mezcla). Posteriormente, la disolución coloidal resultante que está estabilizada en alcohol puede proporcionarse, en forma de una capa delgada, sobre un sustrato deseado. El catalizador y el agua añadidos provocan la hidrólisis (parcial) de los alcóxidos. Como resultado, tiene lugar una policondensación, de modo que se forma un polímero inorgánico. Este proceso se acelera a una temperatura superior. Los disolventes de la capa de sol-gel resultante se evaporan en gran parte durante el proceso de provisión. Se evaporan los disolventes residuales a una temperatura superior.

Por medio del proceso sol-gel, pueden formarse capas muy delgadas de un polímero inorgánico tridimensional sobre la capa intermedia dura de la base inferior de aluminio. Si se hace uso de dichos tetraalcóxidos metálicos, el espesor de dichas capas es de aproximadamente 0,5 micrómetros o inferior. El uso de capas delgadas a base de un polímero inorgánico tridimensional con alcóxidos metálicos como precursor garantiza que las capas antifricción de la invención son muy baratas. Se indica que los polímeros inorgánicos tridimensionales muestran una dureza y una resistencia a la fisura mayores las de los polímeros inorgánicos lineales. Por lo tanto, se prefieren los polímeros tridimensionales.

Existen maneras diversas para proporcionar la disolución coloidal sobre la base inferior en forma de una capa, por ejemplo mediante revestimiento por inmersión o centrifugación. Preferiblemente, se proporciona la capa por medio de técnicas de pulverización. Las capas proporcionadas de esta manera tienen un menor coeficiente de fricción que las capas proporcionadas mediante revestimiento por centrifugación. Si se requieren capas más gruesas, se repite el procedimiento de aplicación varias veces.

Una realización favorable de la base inferior según la invención se caracteriza, según la invención, porque el polímero inorgánico tridimensional se compone predominantemente de un alquiltrialcoxisilano polimerizado. Se ha descubierto que las capas antifricción a base de este tipo de silanos polimerizados muestran una resistencia a la fisura sustancialmente mayor que las capas antifricción a base de tetraalcoxisilanos como los dados a conocer en la publicación de patente mencionada anteriormente. En consecuencia, los espesores de capa de la capa antifricción de la plancha según esta realización de la invención pueden ser mucho más gruesos que los espesores de capa de la capa antifricción de la plancha según la técnica anterior. El uso de una capa antifricción relativamente gruesa contribuye a un aumento de la resistencia al desgaste de la capa. Puede fabricarse la capa antifricción de la plancha según la invención con un espesor que oscila entre 10 y 25 micrómetros. Para optimizar la duración prevista, el espesor de capa de la capa antifricción conocida debe tener, en la práctica, menos de 20 micrómetros. Se ha descubierto que puede producirse una formación de grietas no deseada en la capa antifricción con mayores espesores. El espesor óptimo de este tipo de capas antifricción oscila entre 5 y 15 micrómetros.

Se ha descubierto que, en particular, pueden usarse los grupos alquilo inferior, tales como fenil, propil y etil-trialcoxisilano de manera muy ventajosa en este tipo de capa antifricción. Se obtuvieron los mejores resultados con un metiltrialcoxisilano. Las capas obtenidas con un metiltrialcoxisilano muestran una mejor resistencia a altas temperaturas que las capas fabricadas a partir de silanos que comprenden grupos alquilo superiores y/o más complejos.

Se ha descubierto además que la capa antifricción contiene ventajosamente una cantidad de una carga, tal como nanopartículas de óxido. Estas partículas de óxido tienen un tamaño medio de partícula inferior a 100 nm. Ejemplos adecuados del presente documento son nanopartículas de ZrO_{2}, Al_{2}O_{3}, TiO_{2} y/o SiO_{2}. La cantidad de dichas partículas oscila preferiblemente entre el 30 y el 70% en peso, calculado con respecto al peso global de la capa antifricción. Se obtuvieron buenos resultados usando aproximadamente el 50% en peso de nanopartículas como carga en la capa antifricción. La presencia de estas cargas conduce a un aumento de la dureza de la capa antifricción.

Otra realización interesante de la base inferior según la invención se caracteriza, según la invención, porque la capa antifricción contiene pigmentos coloreados inorgánicos como carga. Estos pigmentos coloreados también proporcionan a la capa antifricción una mayor dureza. Además, mejora el "aspecto" de la capa antifricción por la presencia de tales pigmentos coloreados. En particular, los pigmentos coloreados inorgánicos a base de óxidos metálicos (mixtos) demuestran ser satisfactorios. Unos cuantos tipos muy adecuados de pigmentos coloreados son Fe_{2}O_{3}, CoAl_{2}O_{4}, así como óxidos metálicos mixtos a base de TiNiSb y TiCrSb. Estos pigmentos coloreados tienen un tamaño medio de partícula de varias decenas de micrómetros. En consecuencia, son adecuados, en particular, para su uso en capas antifricción más gruesas, tales como capas antifricción que pueden fabricarse por medio de un alquiltrialcoxisilano.

La invención también se refiere a una plancha que tiene una base inferior con características como las que se han descrito anteriormente en el presente documento. Se indica que la invención puede usarse tanto en planchas convencionales como en planchas de vapor.

Estos y otros aspectos de la invención resultarán evidentes a partir de y se dilucidarán con referencia a las realizaciones descritas a continuación en el presente documento. En el dibujo:

La figura 1 muestra una plancha según la invención.

Se indica que, por claridad, la plancha mostrada en la figura 1, en particular el espesor de las diversas capas, no se ha dibujado a escala.

La figura 1 es una vista lateral esquemática de una realización preferida de una plancha de vapor según la invención. Dicha plancha comprende una carcasa (1) de resina sintética cuyo lado inferior está dotado con una base (2) inferior metálica. En este caso, la base inferior está compuesta por un bloque (6) de aluminio que puede fundirse a presión al que se sujeta una placa (3) delgada de aluminio puro. La superficie de la base inferior orientada hacia fuera de la carcasa está dotada, en sucesión, con una capa (4) intermedia dura y una capa (5) antifricción. La capa (5) antifricción contiene un polímero inorgánico tridimensional que se proporciona por medio de un proceso sol-gel. A continuación en el presente documento, se facilitará una descripción de varias realizaciones de planchas.

En una primera realización según la técnica anterior, la base inferior de la plancha comprende un bloque sólido, fundido a presión de aluminio que contiene Si. Esto se dota posteriormente, por medio de una técnica sol-gel, con una capa de polisilicato de 0,3 micrómetros de espesor, según se describe en la memoria descriptiva de la patente EP-640.714 mencionada anteriormente. Esta plancha se designa como "tipo A".

La capa antifricción se fabricó tal como sigue. En primer lugar, se preparó una disolución de tipo sol-gel que contenía 19,4 g de MTMS (metiltrimetoxisilano), 0,9 g de TEOS (ortosilicato de tetraetilo), 2,7 g de HAc (ácido acético), 20 g de nanopartículas de óxido (sol de sílice que tiene un contenido en sólidos del 50%; Ludox) y 1 g de pigmento coloreado inorgánico. Tras hidrolizarla durante una hora, se pulverizó la disolución sobre la superficie de planchado de una base inferior de aluminio anodizado por medio de un robot de pulverización. La capa de sol-gel así proporcionada se curó a 300ºC durante 45 minutos. La capa antifricción resultante contenía predominantemente un polímero inorgánico tridimensional de polisilicato modificado orgánicamente (espesor de 10 micrómetros). Dependiendo del tipo de pigmento inorgánico, la capa antifricción podría fabricarse en diferentes colores. La capa mostró una buena resistencia al rayado y una buena adhesión a la base inferior metálica. No tuvo lugar el deterioro de la adhesión tras haberse expuesto la base inferior 500 veces a un ciclo de temperatura de 20-300ºC.

El uso de una capa intermedia dura conduce a un aumento de la resistencia al rayado de la capa antifricción. Por motivos relacionados con la facilidad de fabricación, el uso de una capa dura formada por un capa de óxido de aluminio tratada electroquímicamente tiene claras ventajas. La adhesión de una capa antifricción a base de un polímero inorgánico tridimensional a una capa de este tipo es mejor que a una placa, por ejemplo, de acero al NiCr. La importante ventaja del uso de trialcoxisilanos modificados orgánicamente es que permiten que se fabriquen capas antifricción más gruesas. Además, pueden incorporarse en este tipo de capas nanopartículas de óxido que producen un aumento adicional de la dureza de la capa antifricción. Una ventaja adicional es que, para este fin, también pueden incorporarse pigmentos coloreados inorgánicos en este tipo de capas antifricción gruesas. Además, estos pigmentos coloreados proporcionan a la capa un aspecto atractivo.

Claims (5)

1. Base (2) inferior metálica para una plancha que está dotada con una capa (5) antifricción que contiene un polímero inorgánico, caracterizada porque la parte de la base (2) inferior que está orientada hacia la capa (5) antifricción está compuesta por aluminio, y se proporciona una capa (4) intermedia, obtenida endureciendo la superficie de la base inferior mediante un procedimiento de nitración o uno de carbonatación, con una dureza que es al menos el doble de la del aluminio, entre la base inferior y la capa (5) antifricción (5) y se proporciona el polímero inorgánico de la capa antifricción por medio de un proceso sol-gel.

2. Base inferior metálica según la reivindicación 1, caracterizada porque el polímero inorgánico se compone predominantemente de alquiltrialcoxisilano polimerizado, en particular, metiltrialcoxisilano.

3. Base inferior metálica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la capa (4) antifricción contiene nanopartículas de óxido.

4. Base inferior metálica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la capa (4) antifricción también contiene pigmentos coloreados inorgánicos.

5. Plancha que tiene una base (2) inferior metálica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.